装上“智慧大脑” 数字孪生打赢防汛“攻坚战”

数字河流、“空中哨兵”、测雨雷达…今年汛期，各地“技防”“智防”更新，一场场防汛“硬仗”背后，多了一份来自数字孪生技术的支持。

水利部副部长王道席指出，要按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，丰富算据、优化算法、提升算力。通过数字孪生水利建设，支撑各项水利业务实现“四预”（预报、预警、预演、预案）功能，在应对各类水安全挑战风险中下好先手棋、打好主动仗。

下足“绣花功夫” 助力科技防汛

数字孪生技术，指的是一种利用数据通过仿真过程在虚拟空间中完成映射的技术。

水利部数据表示，以长江为例，2024年纳入联合调度的水工程有127座，其中控制性水库总调节库容1169亿立方米，总防洪库容706亿立方米。2023年以来，水利部长江水利委员会（以下简称长江委）、初步建成数字孪生三峡1.0版。 

“防汛调度要下足绣花功夫，一个流量、一方库容的精打细算，实现厘米级水位精细调度。”长江委水旱灾害防御局局长徐照明介绍说。

“我们可以通过数字孪生平台，实时查找在线流量、流速等数据，为报汛工作提供参考。”长江委水文局中游局汉口分局副局长陈静介绍，“同时，我们自主研发了‘智水’AI模型，采用机器学习的方法根据上下游、汉口站的水位及断面情况推算实时流量，与在线监测和人工采集数据进行比较，从而提高报汛的精度。”

长江委安装流量监测仪器，准备高洪测验。 水利部供图

据水利部统计，今年“七下八上”防汛关键期，长江上中游岷江、嘉陵江、汉江、湘江等支流共发生12次编号洪水。数字孪生技术助力实时调度，极大减少了防洪压力。

“现在水文预报精准度越来越高，数字孪生AI推流和在线测流也已经投入使用，增强了对各类可能发生情况的预见性，在面对洪水时我们的心里更有底气了。”长江委水文局中游局岳阳分局局长唐聪说。

依托“智慧大脑” 实现安全高效

倘若启用水工程进行防洪调度，将水库水位控制在多少更为安全？怎样运用蓄滞洪区？各种调度手段排列组合综合运用之后，水库库区、岸线堤防运行风险几何？

专家介绍，数字三维主题场景模拟预演出的各种可能性和方案建议，在数秒钟内就能够依托强大的算据和算力给出结果，为科学决策提供技术支撑。如果依托传统人工计算或二维水动力模型计算，可能需要几十分钟甚至更长的时间。

面对汛情，怎样精准拦洪、削峰、错峰？背后有防汛调度专家队伍昼夜不休的研判推演，还有数字孪生“智慧大脑”在默默支撑。

“数字孪生水利安全高效地推动了‘四预’功能的实现。今年汛期应对流域内4次编号洪水时，我们基本做到了对洪水提前10天预判、提前48小时准确判断涨水过程。”广西大藤峡公司水调工程师李颖说。

打造“耳目尖兵” 引领未来防汛

“士兵”作战能否克敌制胜，靠着统帅部指挥得当，也靠着武器装备先进耐用。

“长江2024年1号洪水防御工作中，根据水位变化，利用数字孪生三峡防洪形势分析模块，跟踪分析了长江中下游超警堤防情况和‘洲滩民垸’运用风险情况，为各地组织巡堤查险、人员转移提供了及时‘叫应’提醒服务。”长江设计集团水利规划院副总工程师李安强介绍。

卫星遥感、北斗、无人机监测、“天空地水工”一体化动态监控体系……打造“耳目尖兵”，为智慧水利建设引领未来防汛新方向。

“通过持续丰富数据底板，优化模型功能，完善业务功能，数字孪生平台将在流域险情预警与叫应、工程调度运用与风险评估、工程抢险与人员避险转移等方面提供更为智能化的技术支撑。”长江设计集团水利规划院副总工程师李安强介绍。

水利部数据显示，“十四五”以来，4.7万座小型水库雨水情测报设施投入建设，按照全覆盖的目标，已完成87%；实施3.6万座小型水库大坝安全监测设施建设，按照应设尽设的目标，已完成78%。（实习生徐皓萱对本文亦有贡献）